1 西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室， 西安 710049
2 西北核技术研究所, 高功率微波技术实验室， 西安 710024
20 GW/100 Hz脉冲功率源是一台基于Tesla变压器技术的重复频率脉冲功率装置，设计功率20 GW，脉宽40 ns，重频1～100 Hz，输出功率及重频指标在一定范围内可调。介绍了20 GW/100 Hz脉冲功率源的系统构成，电气及结构参数的确定方法，关键部件的工程工艺技术，并分析了关键绝缘部件的电场分布。实验调试结果表明，20 GW/100 Hz脉冲功率源运行稳定可靠，重频工作时输出电压分散性小于1％，可应用于高功率微波及强流束产生等物理实验研究。
重复频率 Tesla变压器 高电压 强电流 repetition frequency Tesla transformer high voltage intense current 强激光与粒子束
2011, 23(11): 2919
1 西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室,西安 710049
2 西北核技术研究所,西安 710024
40 GW重复频率脉冲驱动源是应高功率微波技术发展等需求而设计的一台基于Tesla变压器技术的重复频率脉冲功率装置。40 GW驱动源设计输出功率40 GW,脉宽60 ns,重复频率1~50 Hz,输出功率及重复频率工作状态在一定范围内可调。介绍了40 GW高功率重复频率脉冲驱动源的系统构成、电气及结构参数的确定方法、关键部件的工程工艺技术,并分析了关键绝缘部件的电场分布。已完成驱动源安装并进行了实验调试,其主要单元Tesla变压器的能量效率达到70%,驱动源单次工作状态下输出功率大于40 GW;50 Hz重复频率工作状态下,输出功率20.6 GW,系统工作稳定可靠。
脉冲功率技术 重复频率 Tesla变压器 高电压 强电流 pulse power technology repetitive frequency Tesla transformer high voltage intense current
中国工程物理研究院流体物理研究所,四川,绵阳,621900
在强流直线感应加速器中,电子束质心位置的控制是一项重要技术,要达到较好的控制效果,前提是对电子束质心位置进行准确的测量和定位.针对具有时间分辨的电子束质心位置的测量和确定,介绍了测量实验系统的建立和数据处理两个方面的研究工作.该处理方法在实际应用时能够将电子束质心位置的误差控制在1～2个像素内.用高速分幅相机以10ns的时间间隔、3ns的曝光时间获得了神龙一号加速器在漂移段出口处的电子束质心运动情况.结果表明:束的质心主要在半径为0.5mm的区域内运动,束斑直径dFWHM值分别为8.4,8.8,8.5,9.3和7.6mm,测量结果可以为束的调控提供准确参数.
强流电子束 质心 直线感应加器 高速分幅相机 Intense current electron beam Beam centroid Linear induction accelerator High speed multi-frame gated camera 强激光与粒子束
2005, 17(12): 1905
1 西安交通大学电气工程学院,陕西,西安,710049
2 西北核技术研究所,陕西,西安,710024
分析了利用强流脉冲电子束轫致辐射产生强脉冲超硬X射线的几种主要技术途径的特点,以及提高超硬X射线产额的方法;利用MCNP软件计算了电子能量在0.4～1.4 MeV范围内,超硬X射线产生效率与钽辐射转换靶厚度的关系曲线;介绍了在"强光一号"加速器上开展产生强脉冲超硬X射线实验方法与实验结果,获得了3种强脉冲超硬X射线:脉冲宽度约35 ns,输出窗面积约50 cm2,能量密度为5～7 J/cm2;脉冲宽度约35 ns,输出窗面积约50 cm2,能量密度为12 J/cm2;脉冲宽度约35 ns,输出窗面积约500 cm2,能量密度为1 J/cm2.
超硬X射线 强流脉冲电子束 轫致辐射 Super-hard X-ray Pulsed intense current electron beam Bremsstrahlung 强激光与粒子束
2005, 17(11): 1739
从描述电子束运动的基本方程出发,引入一定条件下的近似,获得了一种实用的同轴二极管电流、电压与几何参数关系的近似解析解.给出了同轴二极管阻抗、间隙电压分布与二极管外加电压以及结构参数之间的关系式,并与1维模型精确数值解进行比较分析.采用了PIC数值模拟方法对该理论分析结果在常用参数范围内的准确性进行了验证,获得了一致的结果.与相对论条件下的实验结果数据相比,在二极管电压为300～700 kV时实验结果与该理论估算值非常接近.
等离子体 强流电子束二极管 脉冲功率技术 高功率微波 Plasma Intense current electron beam diode Pulse power High power microwave
1 中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
对一种工业用大功率电子加速器(450kW)的加速管中的空间电荷效应作了5点假设,建立了物理模型.对模型的束内外径向电位分布、空间电荷对轴上电位的影响,以及空间电荷力对束流传输的影响等进行了理论分析,得到了束内径向电位分布.结果表明:束流内部径向电位沿径向均呈抛物线变化,并在轴上达到最小值;而空间电荷产生的束内电场与半径呈线性变化;空间电荷不仅会引起轴上电位的跌落.而且对束流有发散作用,特别是在电子速度较低时更为明显.在考虑了空间电荷效应后,强流静电加速管的电场设计关键在加速管的前端,与弱流加速管相比,强流加速管的电场变化要大得多.
电子加速器 空间电荷效应 强流电子束传输 Electron accelerator Space-charge effect Intense current transport
1 西安交通大学,电气学院,陕西,西安,710049
2 西北核技术研究所,陕西,西安,710024
在顺位流模型与"4阶段"粒子流动模型的基础上,提出了一种用于分析100ns/MA级电子束流的低阻抗强箍缩二极管物理过程的理论模式.在这种理论分析模式中,将电子和离子的流动情况随时间的演变过程分成非箍缩电子流、弱箍缩电子流、强箍缩电子流3个不同的阶段,分别结合聚焦流和顺位流模型对各个阶段特性进行估算.利用KARAT PIC数值模拟软件并结合"强光一号"加速器的工作状态,对该类型二极管中电子束的流动过程作了数值模拟,并在"强光一号"加速器上开展了实验研究.数值模拟和实验结果的对比表明,所提出的新的理论分析模式是合理可行的.
低阻抗强流箍缩电子束二极管 顺位流模型 理论分析模式 加速器 Low impedance intense-current pinched electron bea Parapotential flow model Theoretical analysis model Accelerator 强激光与粒子束
2004, 16(12): 1603
给出了对同轴型强流电子束二极管的电流电压关系进行的部分理论推导与介绍,同时利用PIC数值模拟以及实验研究得到的二维效应修正关系曲线。在研究中首先给出了对向内发射同轴型二极管在不同电压等级下的电流电压关系,然后用PIC数值模拟方法进行验证。对数值模拟的结果也给出了理论推导公式在不同状态下的二维效应修正因子与电子束流运动的特点。在研究中得到的电流电压关系理论公式基本上反映了不同条件下同轴型二极管的束流特性,所以此研究结果可以直接应用于包含同轴型二极管结构的脉冲功率器件的设计与实验结果的分析中,为实验中相关问题的解决提供设计的依据与理论分析基础。
强流电子束 二极管 脉冲功率 intense current electron beam diode pulsed power
介绍了用于最近成功运转的高功率, 强流密度, 低发射度, 高亮度虚火花电子束源的强流测量方法──自积分线圈测量法。给出该线圈的实用化设计及其标定方法。实验表明, 这种线圈在强流环境里特性很好, 虚火花电子束的束质量比冷阴极电子束好得多。
虚火花放电 强流脉冲电子束 自积分线圈
